眾所周知，電機(jī)是傳動和控制系統(tǒng)的重要組成部分。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)在實際應(yīng)用中的重點已經(jīng)開始從簡單的傳動轉(zhuǎn)向復(fù)雜的控制。尤其是電機(jī)的速度、位置和扭矩。但是，電機(jī)根據(jù)不同的應(yīng)用有不同的設(shè)計和驅(qū)動模式。乍一看，似乎選擇很復(fù)雜。因此，人們根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的用途進(jìn)行了基本分類。接下來，我們將逐步介紹具代表性、常用和基本的電機(jī)——控制電機(jī)、功率電機(jī)和信號電機(jī)。

控制電動機(jī)

控制電機(jī)主要用于精確的速度和位置控制，并在控制系統(tǒng)中用作“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。它可分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、力矩電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)和無刷DC電機(jī)。

1.伺服電機(jī)

伺服電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中，可以將輸入電壓信號轉(zhuǎn)換成電機(jī)軸上的機(jī)械輸出，拖動被控部件，從而達(dá)到控制目的。通常，伺服電機(jī)要求電機(jī)的速度應(yīng)由施加的電壓信號控制。轉(zhuǎn)速可以隨著外加電壓信號的變化而連續(xù)變化。扭矩可以通過控制器輸出的電流來控制。電機(jī)的響應(yīng)要快，體積要小，控制功率要小。伺服電機(jī)主要用于各種運動控制系統(tǒng)，尤其是伺服系統(tǒng)。

伺服電機(jī)可分為DC和交流。早的伺服電機(jī)是通用DC電機(jī)，只有在控制精度不高的情況下才作為伺服電機(jī)使用。目前，隨著永磁同步電機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，大多數(shù)伺服電機(jī)都是指交流永磁同步伺服電機(jī)或DC無刷電機(jī)。

2.步進(jìn)電機(jī)

所謂的步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行器。更一般地說，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到脈沖信號時，它驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)在設(shè)定的方向上旋轉(zhuǎn)一個固定的角度。我們可以通過控制脈沖數(shù)來控制電機(jī)的角位移，從而達(dá)到精確定位的目的；同時，可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。目前常用的步進(jìn)電機(jī)有反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)(VR)、永磁步進(jìn)電機(jī)(PM)、混合式步進(jìn)電機(jī)(HB)和單相步進(jìn)電機(jī)。

步進(jìn)電機(jī)與普通電機(jī)的主要區(qū)別在于它的脈沖驅(qū)動形式。步進(jìn)電機(jī)能與現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)相結(jié)合就是這個特點。然而，步進(jìn)電機(jī)在控制精度、速度變化范圍和低速性能上不如傳統(tǒng)的閉環(huán)控制DC伺服電機(jī)。所以主要用在精度要求不是特別高的場合。步進(jìn)電機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低而被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐的各個領(lǐng)域。特別是在數(shù)控機(jī)床制造領(lǐng)域，由于步進(jìn)電機(jī)無需A/D轉(zhuǎn)換就可以直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，所以一直被認(rèn)為是數(shù)控機(jī)床理想的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

除了在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用，步進(jìn)電機(jī)也可以用于其他機(jī)器，如自動送料器中的電機(jī)、通用軟盤驅(qū)動器中的電機(jī)以及打印機(jī)和繪圖儀。

另外，步進(jìn)電機(jī)也有很多缺陷。由于步進(jìn)電機(jī)有空載啟動頻率，所以步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運行，但高于一定速度就不能啟動，伴隨著尖銳的嘯聲；不同廠家的細(xì)分驅(qū)動器精度可能相差很大，細(xì)分?jǐn)?shù)越大，精度控制越困難；此外，步進(jìn)電機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時振動大，噪音大。

3.力矩馬達(dá)

所謂的力矩電機(jī)是一種扁平多極永磁DC電機(jī)。它的電樞有更多的槽，換向片和串聯(lián)導(dǎo)體，以減少轉(zhuǎn)矩脈動和速度脈動。扭矩電機(jī)包括DC扭矩電機(jī)和交流扭矩電機(jī)。

其中，DC力矩電機(jī)的自感電抗很小，所以響應(yīng)很好；它的輸出轉(zhuǎn)矩與輸入電流成正比，與轉(zhuǎn)子的速度和位置無關(guān)。它可以直接與負(fù)載連接，在接近鎖定轉(zhuǎn)子的情況下低速運行，不需要齒輪減速，因此可以在負(fù)載的軸上產(chǎn)生很高的扭矩-慣性比，消除使用減速齒輪引起的系統(tǒng)誤差。

交流力矩電機(jī)可分為同步和異步。目前普遍采用鼠籠式異步力矩電機(jī)，它具有轉(zhuǎn)速低、轉(zhuǎn)矩大的特點。通俗地

，在紡織工業(yè)中經(jīng)常使用交流力矩電機(jī)，其工作原理和結(jié)構(gòu)和單相異步電機(jī)的相同，但是由于鼠籠型轉(zhuǎn)子的電阻較大，所以其機(jī)械特性較軟。

　　4. 開關(guān)磁阻電機(jī)

　　開關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型調(diào)速電機(jī)，結(jié)構(gòu)極其簡單且堅固，成本低，調(diào)速性能優(yōu)異，是傳統(tǒng)控制電機(jī)強(qiáng)有力競爭者，具有強(qiáng)大的市場潛力。 但目前也存在轉(zhuǎn)矩脈動、運行噪聲和振動大等問題，需要一定時間去優(yōu)化改良以適應(yīng)實際的市場應(yīng)用。

　　5. 無刷直流電機(jī)

　　無刷直流電機(jī)（BLDCM）是在有刷直流電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展來的，但它的驅(qū)動電流是不折不扣的交流；無刷直流電機(jī)又可以分為無刷速率電機(jī)和無刷力矩電機(jī)。一般地，無刷電機(jī)的驅(qū)動電流有兩種，一種是梯形波（一般是“方波”），另一種是正弦波。有時候把前一種叫直流無刷電機(jī)，后一種叫交流伺服電機(jī)，確切地講也是交流伺服電機(jī)的一種。

　　無刷直流電機(jī)為了減少轉(zhuǎn)動慣量，通常采用“細(xì)長”的結(jié)構(gòu)。無刷直流電機(jī)在重量和體積上要比有刷直流電機(jī)小的多，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動慣量可以減少40%—50%左右。由于永磁材料的加工問題，致使無刷直流電機(jī)一般的容量都在100kW以下。

　　這種電機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的線性度好，調(diào)速范圍廣，壽命長，維護(hù)方便噪聲小，不存在因電刷而引起的一系列問題，所以這種電機(jī)在控制系統(tǒng)中有很大的應(yīng)用潛力。